Расчет и борьба со Spurs, Синтезатор HMC702 в дробном режиме Опции

[Oleg55]

Здравствуйте!

Имеется синтезатор HMC702 охвачен по классике одной петлей. Диапазон перестройки 8-12ГГц.
Fxtal = 10 МГц
R = 1
Fpfd = 10/1 = 10 МГц
Шаг перестройки 250 кГц.

Итак начнем устанавливаем частоту 8ГГц, режим целочисленный, а дальше начинаем увеличивать частоту с шагом 250 кГц и переходим в дробный режим

8000,25МГц
8000,50МГц
8000,75МГц
8001,00МГц

и вот доходим до точки 8001,25 и тут появляются палки, я так понимаю это и есть спуры, период повторения через каждые 311,4 кГц
идем дальше

8001,50МГц
8001,75МГц
8002,00МГц
8002,25МГц

точка 8002,5, опять вылезли палки , но тут уже период повторения через каждые 622,8 кГц

Дальше я выкладываю картинки только точек со спурами




последние две фотографии это для наглядности как выглядит спектр в целочисленном режиме и в дробном без спур.

Итак что получается

Палки появляются через каждые 1,25 МГц
составим таблицу точек, где появляются спуры и частота их отстройки от основного сигнала

8000,00 МГц - целочисленный режим
8001,25 МГц - 311,4 кГц
8002,50 МГц - 622,8 кГц
8003,75 МГц - 311,4 кГц
8005,00 МГц - 1,251 МГц
8006,25 МГц - 311,4 кГц
8007,50 МГц - 622,8 кГц
8008,75 МГц - 311,4 кГц
8010,00 МГц - 2,495 МГц
8011,25 МГц - 311,4 кГц
8012,50 МГц - 622,8 кГц
8013,75 МГц - 311,4 кГц
8015,00 МГц - 1,251 МГц
8016,25 МГц - 311,4 кГц
8017,50 МГц - 622,8 кГц
8018,75 МГц - 311,4 кГц
8020,00 МГц - целочисленный режим

получается что
в точках 1,25 / 3,75 / 6,25 / 8,75 / 11,25 / 13,75 / 16,25 / 18,75 - спуры идут через каждые 311,4 кГц
в точках 2,50 / 7,50 / 12,50 / 17,50 - через каждые 622,8 кГц
в точках 5,00/ 15,00 - через каждые 1,251 МГц
и в точке 10МГц - через каждые 2,495 МГц

Точки в которых появляются спуры вроде понятны
Nfrac = (2^23*R*Ffrac) / Fxtal
это когда частота опорного генератора Fxtal становится кратной Ffrac, то есть Nfrac получается целым именно в этих точках и появляются спуры

1)Вопрос в другом откуда берутся значения частот отстройки этих палок 311,4 / 622,8 / и так далее, как просчитать их математически?

Еще вопрос

в одной из тем на этом форуме, в борьбе со спурами предлагалось менять опору, ну например берем опору Fxtal = 120МГц и делим ее на 2/3, т.е 40 и 60 МГц, и тем самым каким то образом уходим от спур, но в итоге по моим расчетам если мы делаем опору сначала 60МГц, то появляются точки со спурами, а если меняем опору на 40МГц, то к этим точкам которые появились при опоре на 60МГц добавляются новые точки. Так в чем тогда смысл смены опоры или я чего то недопонял?

2)Как победить данное зло? или хотя бы их пониже задавить? (пока что немного помогает увеличение Charge-pump up до 2000 мкА при Charge-pump dn 1000 мкА)

[VCO]

1)Вопрос в другом откуда берутся значения частот отстройки этих палок 311,4 / 622,8 / и так далее, как просчитать их математически?

Знакомые картинки, у меня тоже нечто подобное было лет 5-6 назад. Но вобщем поздравляю, синтезатор у Вас наконец-то заработал.
Если это те спуры, которые мне пока не дают возможности использовать дробный режим, то они образуются внутри самой HMC702 недокументированной тактовой частотой. Но у меня они обычно болтаются на уровне не выше -70 дБм, а здесь они столь велики, что больше напоминают биения между опорами. Кварц микроконтроллера пилит? Или внешняя опора фонит?

2)Как победить данное зло? или хотя бы их пониже задавить? (пока что немного помогает увеличение Charge-pump up до 2000 мкА при Charge-pump dn 1000 мкА)

Олег, у Вас проблемы не только с дробным режимом, но и с целым. Неужели Вам разрешили иметь спуры -60 дБ и выше?
Начните пока с субгармоник на частоте сравнения, задавите их хотябы до -80 дБ, потом сравните картинки и проверьте, как уменьшились остальные спуры.

[Oleg55]

Неужели Вам разрешили иметь спуры -60 дБ и выше?

неа

Начните пока с субгармоник на частоте сравнения, задавите их хотябы до -80 дБ, потом сравните картинки и проверьте, как уменьшились остальные спуры.

готов начать... что нужно делать... куда бежать

[VCO]

готов начать... что нужно делать... куда бежать

Ну, для начала можно влепить дополнительную RC-цепочку перед ГУНом, например, с частотой среза в 3-5 раз выше, чем перед ней стоящая. После этого промерьте спектры в тех же режимах и сравните с предыдущими. Не спешите менять ток CP - это никуда не убежит, а манипуляции с ним только собьют с толку. Для начала нужно оптимизировать шумы и спуры.

Только, прежде чем давить спуры надо ещё замерить шумы. Думаю, что с такой опорой там тоже не всё гладко. Угадал?

[Oleg55]

Ну, для начала можно влепить дополнительную RC-цепочку перед ГУНом, например, с частотой среза в 3-5 раз выше, чем перед ней стоящая. После этого промерьте спектры в тех же режимах и сравните с предыдущими.

если я правильно понял то в 3-5 рав выше частоты среза петлевого фильтра? А что должно изменится в спектре? Вы хотите задавить опору которя просачивается в спектр?

Не спешите менять ток CP - это никуда не убежит, а манипуляции с ним только собьют с толку. Для начала нужно оптимизировать шумы и спуры.

хорошо

Только, прежде чем давить спуры надо ещё замерить шумы. Думаю, что с такой опорой там тоже не всё гладко. Угадал?

да опора у меня не известная, но она лучше чем ОНИИП Георгин-10МГц поэтому не думаю что дело в моей опоре. Я вам кстати писал что мне тут пришла вот такая опора Ablno - 120 MHZ. Я так и не понял нужно ли ее как то согласовывать с hmc702 или так можно подавать. Я уже включал ее как есть, выходной спектр синтезатора хуже чем при моей опоре на 10 МГц, справа от несущей куча каких то спур вот фотка




Еще получается выход у этой опоры lvcmos, а я ее на вход sin синтезатора подаю, может из за этого.

Сообщение отредактировал Oleg55 - Feb 4 2014, 08:53

[rloc]

Опора нормальная была (10 МГц), 120 МГц структурно лучше, разница в коэффициенте умножения и величине шумов на отстройках более 1 кГц. LVCMOS можно напрямую подавать на HMC702, чем прямоугольней, тем лучше. Что за ГУН Вы используете? Фазовый шум при отстройке на 1 МГц всего около 95 дБн/Гц. Сначала надо с этим разобраться, потом полосу интегрирующей цепи расширять под новую опору.

[VCO]

если я правильно понял то в 3-5 рав выше частоты среза петлевого фильтра? А что должно изменится в спектре? Вы хотите задавить опору которя просачивается в спектр?

Не опору, а частоту сравнения (хотя в данном случае это одно и тоже). Вспомните, я уже советовал не использовать опору в PFD напрямую, а делить.

да опора у меня не известная, но она лучше чем ОНИИП Георгин-10МГц поэтому не думаю что дело в моей опоре. Я вам кстати писал что мне тут пришла вот такая опора Ablno - 120 MHZ. Я так и не понял нужно ли ее как то согласовывать с hmc702 или так можно подавать. Я уже включал ее как есть, выходной спектр синтезатора хуже чем при моей опоре на 10 МГц, справа от несущей куча каких то спур вот фотка

Спектр справа лучше, так как нет огромных палок на частоте сравнения. Мусор на правом склоне - это мусор непонятного происхождения, не факт что он в синтезаторе. ЭМС, плохой экран, плохой кабель, электромагнитные наводки - ищите откуда прёт.

Опора нормальная была (10 МГц)...

Дык он собирается переносить её одноконтурной ФАПЧ на 12 ГГц, стало быть шумы на отстройке 10 кГц только генератором ограничатся до -94 дБн/Гц. +Шумы HMC702 + шумы ОУ.
Впрочем, судя по второй теме этого может быть и хватит...

[Oleg55]

Мусор на правом склоне - это мусор непонятного происхождения, не факт что он в синтезаторе. ЭМС, плохой экран, плохой кабель, электромагнитные наводки - ищите откуда прёт.

Нашел сегодня мля откуда прет. Короче сегодня утром еще раз решил поменять опору с 10 МГц на 120МГц и о чудо палок нет, куда делись, ведь вчера еще были, ставлю обратно опору на 10МГц а там палки появились, что за метаморфозы, вчера все было на оборот и тут я задеваю СВЧ разъем, и палки исчезают, блииииин гребаный SMP разъем, у меня он с полным защелкиванием, для него нужен съемник, а мне его еще не сделали и я его так варварским способом выщелкивал, то бокарезами то просто за кабель тянул, короче он где то не контачил. Взял новый кабель, короче палки у меня были всегда и при 10 и при 120 МГц, но как назло видимо при установки именно 120МГц кабель работал норм, а при 10МГц чуть отходил и просаживал сигнал и палки исчезали. Нашел с помощью ферросиликона точку в обратной связи с ГУНа на HMC702, туда кладешь поглатитель и палки исчезают, капнул капельку ферросиликона, мощность на выходе просела на 0,5дБм, но главное палок нет. Сегодня за ночь просохнет надеюсь ничего не изменится. Вот только не известно как на климате себя поведет.

Спектр справа лучше, так как нет огромных палок на частоте сравнения.

при опоре на 120МГц, R=2, Fpfd = 60, палки вылезли на 60МГц, хотя нет даже не палки а как не странно палка одна с права, фотки завтра. Спектр в целочисленном режиме лучше согласен, но как только переходим в дробный режим начинается тихий ужас, выставляю Charge-pump up до 2000 мкА при Charge-pump dn 1000 мкА и более менее, завтра более подробный обзор с фотками

Между ГУНом и ФД должна быть развязка, на eval board ее также не хватает.

o_O , Между Гуном и Синтезатором усилитель?, развяжем понятно, а не много мощности синтезатору будет? ... хотя надо посчитать ... а где его лучше ставить сразу после гуна или после делителя? Наверное лучше сразу после Гуна.

Можно работать и с 4.8 В.

буду думать как впихнуть, его же еще максимально близко нужно к HMC702...а у меня эти +5В еще и как попало гуляют

Ферритовые бусинки - поглотители.
http://www.digikey.com/product-search/en/f...d-chips/3408555

Есть такой вариант для управления:
http://www.digikey.com/product-search/en?p...mp;pageSize=500

понятно, у мураты помоему подобные есть фильтры BLM и т.п. ...

Сообщение отредактировал Oleg55 - Feb 6 2014, 16:56

[rloc]

o_O , Между Гуном и Синтезатором усилитель?, развяжем понятно, а не много мощности синтезатору будет? ... хотя надо посчитать ...

Со входа ФД на выход ГУНа много чего пролезает, взять хотя бы частоту сравнения и шумы цифровой части сигма-дельта. Усилитель + аттенюатор хорошо развяжут.

[Oleg55]

Со входа ФД на выход ГУНа много чего пролезает, взять хотя бы частоту сравнения и шумы цифровой части сигма-дельта. Усилитель + аттенюатор хорошо развяжут.

аттенюатор можно обычный П-образный на резисторах?

[rloc]

У Hittite есть готовые, с резисторами на этих частотах лучше не рисковать.

[Oleg55]

Вот фотки с новой опорой на 120 МГц и зависимость спектра от Cp UP/Dn

В целочисленном режиме все норм, ну хотябы по сравнению с тем, что творится в дробном режиме, только программно повышая ток Сp хоть как то улучшает характеристику
Последние две фотки это у меня враги анализатор забрали погонять, пришлось на старом добром hp. Тут хорошо видно что на частоте f = 8041 мгц вылезли спуры, ну наконец-то я увидел то о чем так долго все говорили. Берем меняем частоту фазового детектора путем смены делителя с 2 на 3 и о чудо спуры исчезли.
Продолжаем эксперимент, подключаю внешний делитель опоры на HMC394 (переставляя перемычки). Значит зашиваю R=1, НМС394 выставляю деление на 2,
тобиш получаем 120->/2-> Fpfd = 60. Зашиваю значения Nint, Nfrac и частота встает не туда гуда нужно, нет она зафапчовывается но ниже заданной на величину половины частоты сравнения, что за лажа? только на частотах где Nfrac =0 значение соответствует заданному, а так как будто синтезатор хватает за какую-то левую гармонику опорника.

Но это пол беды. У меня еще вопрос.
Жалко Tay куда то исчез хотел у него спросить чего я делаю не так. Он мне предлагал быстро уходить от спур с помощью внешнего делителя, для того чтобы не тратить время на перешивку внутренней R. Но получается даже если мы поделим быстро внешним делителем опору на 2/3, то Nint и Nfrac все равно нужно перешить или я опять где-то не догоняю.

Полагаю, Вам следует все-таки придется переработать печатную плату.

потихоньку перерисовываю схему, скоро выйдет новая версия.

394-ый вещь, конечно, приятна по многим параметрам, но её потребление тока... Почти 200 мА на 16 квадратных миллиметров. У нас была целая морока с этим. Но дело не в этом. Деление на два даст 50 МГц, деление на три даст 33,(3) МГц при входной частоте 100 МГц. 40 и 60 МГц можно получить, включив делитель на 5, и выделяя вторую и третью гармонику на выходе делителя при помощи ППФ с последующим усилением. Далее. Пусть необходимо синтезировать частоту, допустим 7200.001 МГц пи помощи HMC702. Для данной частоты не подойдет ни опора 60 МГц, ни опора 40 МГц, ни опора 50 МГц, ни опора 33,(3) МГц. Потому что 7200 делиться без остатка на все приведенные частоты. То есть ближайший спур будет сидеть на расстоянии 1кГц от несущей, а с учетом предделителя на два, который придется использовать(втстроенный в 702) то, возможно, и на 500 Гц. То есть, необходим иной подход к формированию переменной опорной частоты.

Опора у меня 120МГц, Минимальный шаг 1МГц. То что 40 и 60 все равно пересекаются я знаю, а что делать, тут нужно архитектуру менять, в параллельной теме VCO мне предложил решение которое и тут можно применить, осталось разобраться в том что он предложил.

О Опыт , сын ошибок трудных.... Что касается меня. Вы знаете, мне повезло, и Роджерс для опытных работ имеется у нас на складе. Лично я, когда совсем припекает или ай как разбирает любопытство, не брезгую распечатать фотошаблон и изготовить плату самому, при помощи фоторезиста, УФ лампы, и персульфата аммония. Благо за плечами приличный опыт радиолюбителя ещё до университета. Двухслойку так получается сделать часов за шесть. Но результат на заводскую плату похож будет слАбо. А так... Всякая серийная разработка у нас начинается с макета и ОКР. Как правило, проходит три -четыре итерации до приемлемого результата. На последней итерации обычно только лишь уточнение номиналов (это не говорит о том, что это уже серийное изделие). У нас комерсанты шестислойную плату с верхним слоем из роджерса заказывают и привозят за 3-4 недель. А прииемы разводки в большинстве своем, стандартные: не применять полосковые линии толще 0,2 мм, стараться использовать только копланары, ответственно подходить к фильтрации питания, а самое главное - при трассировке сложной ВЧ многослойки - не ошибиться с секционированием и развязкой между каскадами. Это не всегда получается. Обязательно использовать проходные конденсаторы по питанию. Но это уже к вопросам конструирования. А так - абсолютно универсальных советов нет. Все зависит от конкретно решаемой задачи.

спасибо учту


Сообщение отредактировал Oleg55 - Feb 7 2014, 17:15